Korrelation von Gefügeeigenschaften und Bruchstrukturen hochfester Mehrphasenstähle. - 145 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Es ist festzustellen, dass die etablierten Kenntnisse der fraktographischen Auswertung nach VDI RL-3822 Blatt 2 auch für hochfeste Mehrphasenstähle immer noch Gültigkeit besitzen. Außerdem ist es möglich verschiedene Gefügeeigenschaften in der Bruchstruktur der hochfesten Mehrphasenstähle zu erkennen.
Herstellung und Anwendung reaktiver Mehrschichtsysteme für die Aufbau- und Verbindungstechnik. - 87 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Das Ziel dieser Bachelorarbeit war die Herstellung und Anwendung von reaktiven Mehrschichtsystemen für die Aufbau- und Verbindungstechnik. Als Substratmaterialien wurden hierbei Silizium, Low Temperature Cofired Ceramics (LTCC) und Kupfer verwendet. Auf diese Substrate wurde das reaktive Schichtsystem aus Nickel-Aluminium oder Silizium-Titan mittels physical vapour deposition-Magnetronsputtern aufgetragen. Die verwendeten Schichtdicken reichten von 10 bis 30 [my]m. Zusätzlich wurde zwischen Substrat und Schicht und auf die Schicht Zinn gesputtert, welches als Lotmittel fungiert. Das Prinzip von reaktiven Mehrschichtsystemen besteht darin, die beteiligten Fügepartner aufgrund einer exothermen Reaktion stoffschlüssig miteinander zu verbinden. Hierbei sind die Fügepartner kaum thermischen Belastungen ausgesetzt, da die Reaktion sehr schnell abläuft (< 1 s). Diese exotherme Reaktion wurde durch einen Festkörperlaser oder elektrischen Funken initiiert. Hierbei war festzustellen, dass die Funkenzündung mit den eingestellten Parametern zu erfolgreichen Ergebnissen geführt hat. Die Laserzündung zeigte hingegen keine Reaktion der Schichten untereinander. Nach der Zündung wurden die Proben mit verschiedenen Verfahren untersucht. Hierbei erfolgte eine Gefügeuntersuchung der gezündeten Proben mittels Rasterelektronenmikroskop und Lichtmikroskop. Dies geschah auch an den Querschnitten der Proben. Weiterhin wurden die Schichten durch Röntgendiffraktometrie auf ihre Phasenzusammensetzung untersucht, um Aussagen über den Fortschritt der exothermen Reaktion zu gewinnen. Hierbei wurde deutlich, dass die Proben mit Laserbeschuss keine intermetallischen Phasen im Schichtsystem bildeten, wohingegen die durch elektrische Funken gezündeten Proben ebendiese Phasen aufwiesen. Zusammenfassend wurden die ersten Versuche in dieser Thematik erfolgreich abgeschlossen, allerdings ist zum gegenwärtigen Zeitpunkt eine Anwendung unter den gegebenen Parametern noch nicht möglich. Daher sollten weitergehende Versuch für die Optimierung der Versuchsparameter angestellt werden.
Chemische Nickelrückgewinnung durch Mikrofiltration. - 62 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Das Ziel dieser Arbeit ist die Untersuchung der Mikrofiltration als Abwasserreinigungssystem für galvanische Abwässer. Die Fällung von Schwermetallen insbesondere von Nickel steht dabei im Vordergrund. Die Mikrofiltration soll dabei an einer Pilotanlage untersucht werden. Der Hauptaspekt der Untersuchungen ist die Überprüfung der Tauglichkeit der zur Verfügung gestellten Anlage. Weiterhin werden Untersuchungen an einer kleineren Anlage durchgeführt. Hierbei ist die Verwendung verschiedener Filtergrößen im Fokus, außerdem soll der Einfluss, wie der des pH-Werts und des Fällungsmittels überprüft werden. Im theoretischen Teil soll ein Einblick in die vielzähligen Möglichkeiten der Abwasserbehandlungen gegeben werden. In diesem Zusammenhang werden ebenfalls einige Strategien zur Reduktion von Abwasser dargestellt. Die praktischen Versuche beschäftigen sich zuerst mit der Versuchsanlage, diese Anlage war in der verwendeten Ausführung nicht für den Prozess geeignet und die Versuche mussten eingestellt werden. Die Verstopfung des Filters ist das Hauptproblem der Anlage. Bei den Untersuchungen in der kleineren Anlage gibt es kaum Probleme mit der Verstopfung der Filter. Vornehmlich wurde die Wirksamkeit der Filter untersucht. Das Ergebnis lautet je größer der Filter, desto einfacher das Filtrieren, aber umso mehr Material gelangte durch den Filter. Anschließend wurde die im Filtrat verbleibenden Teilchen mit Lichtmikroskop und verschiedenen Partikelmessgeräten untersucht. Dabei können Partikel detektiert werden, die deutlich kleiner als die verfügbaren Filtergrößen sind.
Oberflächenstrukturierung auf thermoplastischen Gleitoberflächen zur Minderung der Abrasion. - 73 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Verschleiß stellt eine Herausforderung bei der Herstellung thermoplastischer Formteile dar, die einer Gleitbeanspruchung auf Sand ausgesetzt sind. Die Verringerung der Abrasion bei einer Reibpaarung Kunststoff-Sand würde die Herstellung langlebiger Gleitelemente zulassen. Es wird vermutet, dass Abrasion durch die Einbringung einer werkstoffunabhängigen Oberflächenstrukturierung der Gleitfläche erreicht werden kann. Auf der Grundlage biologischer Oberflächenstrukturierungen werden technisch umsetzbare Modelle erstellt. Diese werden anhand vorhandener Messeinrichtungen getestet und die Ergebnisse über eigens entwickelte Kriterien bestimmt. Ziel der Arbeit ist es eine Oberflächenstrukturierung herzustellen, die verringerte Abrasions und Reibwerte besitzt.
Mahlkörper zur Elektromechanischen Trocken- und Nassmahlung von Rohstoffen und Materialien. - 103 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In der Baustoff herstellenden Industrie ist es zunehmend wichtiger, energieeffizienter zu arbeiten. Hier werden für Mahlprozesse hauptsächlich Kugel-, Walz- und Schwingmühlen verwendet. Diese Anlagen sind durch das Prinzip der Energieübertragung stark verlustbehaftet. Als Alternative bietet sich die elektromechanische Trockenmahlung an. Hiermit sind große Energieeinsparungen möglich, da die Energie direkt auf die Mahlkörper übertragen wird. Allerdings sind alle auf dem Markt verfügbaren Mahlkörper für die elektromechanische Mahlung ungeeignet, da sie keine ausreichenden magnetischen Eigenschaften aufweisen. Voruntersuchungen am Fachgebiet Anorganisch-nichtmetallische Werkstoffe der TU Ilmenau zeigen, dass Strontiumhexaferrit als Ausgangsmaterial geeignet ist. Dieses Material besitzt hinreichende magnetische Eigenschaften und ist zudem kostengünstig. Ziel dieser Arbeit ist es, den Verschleißwiderstand der daraus hergestellten Mahlkörper so zu erhöhen, dass ein spezifischer Verschleiß von < 100 g/t erreicht wird. Dies soll über die Verringerung der Porosität in den Mahlkörpern erfolgen. Hierzu wurden von Projektpartnern zwei verschieden hergestellte Hexaferritmaterialien zur Verfügung gestellt. Daraus wurden Grünlingschargen mit unterschiedlich aufgemahlenen Pulvern und verschiedenen Sinterhilfsmitteln hergestellt. Nach dem Sintern zeigte sich, dass das Ausgangsmaterial einen großen Einfluss auf den Verschleißwiderstand der Mahlkörper hat. Dieses muss intrinsische mechanische Eigenschaften aufweisen, die im Mahlkörper zu einem verschleißfesten Gefüge führen. Die Variation verschiedener Sinterhilfsmittel beeinflusste den Verschleiß nur gering. Der Einfluss der Partikelgrößenverteilung der Ausgangspulver auf die Verschleißfestigkeit konnte nicht eindeutig nachgewiesen werden. Hier sind weitere systematische Untersuchungen notwendig. Allerdings konnte nicht nachgewiesen werden, dass eine geringe Porosität automatisch zu einem größeren Verschleißwiderstand führt, da die Zusammenhänge von den Eigenschaften der Ausgangsmaterialien überlappt werden.
Tiefenaufgelöste Härtemessung zur Beurteilung von Initiatoren der Glasalterung. - 80 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Vier Modellgläser, A, B, C und D, zusammengesetzt aus 72 % SiO2, 14 % Na2O und jeweils 14 % CaO, B2O3, Al2O3 und ZnO wurden in dieser Arbeit verwendet, um den Zusammenhang zwischen chemischen Angriff und mechanischen Oberflächeneigenschaften zu untersuchen. Die Gläser wurden bis zu sieben Tage lang bei 60˚C und 85 % relativer Luftfeuchtigkeit korrodiert. An den korrodierten Proben wurden tiefensensitive Härtemessungen mittels Nanoindentation durchgeführt. Dabei wurde festgestellt, dass die Gläser A und B stark, die Gläser C und D nur schwach korrodieren, also die Korrosionsneigung von der chemischen Zusammensetzung des Glases abhängt. Weiterhin beschleunigt eine Erhöhung der Temperatur das Fortschreiten der Korrosion. Dieser Effekt tritt bei allen Gläsern auf, ist jedoch in Ausprägung und Stärke wieder abhängig von der Zusammensetzung des Glases. Als den größten Einfluss auf die Streuung der Messung hat sich die inhomogene Veränderung der Oberfläche herausgestellt, wobei sowohl lokale Korrosionserscheinungen als auch der gesamte Alterungsprozess eine Rolle spielen.
Untersuchung der Verbundfestigkeit folienhinterspritzter Bauteile in Abhängigkeit von Prozessparametern und Material für automobile Bedienelemente. - 42 S. : Ilmenau, Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In dieser Arbeit wurde die Verbundfestigkeit folienhinterspritzter Kunststoffe näher untersucht. Durch eine geeignete Prozessparameter- und Materialauswahl wurde versucht die Verbundfestigkeit der einzelnen Verbunde zu erhöhen und eine allgemeine Aussage zur Verwendung der Parameter im Spritzgießprozess zu treffen. Aufbauend auf Erkenntnissen über die Adhäsionsmechanismen in einem Zweikomponenten-Verbund wurden die einflussreichsten Prozessparameter beim Hinterspritzen ermittelt. Mittels statistischer Versuchsplanung wurden die Prozessparameter nach der Größe des Einflusses auf die Verbundfestigkeit der verschiedenen Materialkombinationen ermittelt. Es hat sich herausgestellt, dass die Höhe der Verbundfestigkeit von der jeweiligen Materialkombination abhängt. Daraus folgt, dass sich eine Variation der Spritzgießparameter bei jeder Materialkombination verschieden stark auswirkt. Eine große Abhängigkeit zeigte die Verbundfestigkeit von der Schmelzetemperatur. Auch die Anhebung der Werkzeugwandtemperatur und der Foliendicke wirken sich positiv auf die Höhe der Verbundfestigkeit aus. Im Gegensatz zum Nachdruck hatte auch eine Variation des Einspritzdrucks einen Einfluss auf die Verbundfestigkeit. Weiterhin wurde der Einfluss verschiedener Farbsysteme auf die Verbundfestigkeit mit dem hinter-spritzten Trägermaterial untersucht. Die Auswertung der Versuche ergab, dass die Verbundfestigkeit der Kombination aus dem Farbsystem Makrofol 1xXWR+1XTR N mit dem jeweiligen hinterspritzten Kunststoff, PC oder PC/ABS, um mehr als das vierfache höher ist als bei den Kombinationen mit den anderen Farbsystemen. Das könnte an den Eigenschaften der NORIPHAN® XWR Farbschicht liegen.
Entwicklung und Prototypenherstellung einer Personenabsturzsicherung zur Verankerung am Kunststoff-Rahmenprofil. - 109 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Für eine offene und lichtdurchflutete Raumgestaltung gewinnen bodentiefe Fenster immer mehr an Beliebtheit. Da diese jedoch auch in mehrstöckigen Gebäuden eingebaut werden, bildet sich bei geöffnetem Fenster die Gefahr des Absturzes von Personen und Gegenständen auf die darunter liegende Fläche. Die Entwicklung einer Absturzsicherung für die Montage an Kunststoff-Rahmenprofilen wird in dieser Forschungsarbeit beschrieben. Zu Beginn der Arbeit sind bereits bestehende Systeme zu recherchieren und analysieren. Es wird unterschieden in Glasabsturzsicherungen und Stabsysteme. Besonders zu beachten ist die Art der Verankerung am Kunststoffrahmen. Bei der Analyse wird zum einen ersichtlich, welche absturzsichernden Systeme von Architekten und Bauherren bevorzugt werden und zum anderen spiegeln sie die Vorschriften einer Absturzsicherung wieder. Die Normen und Richtlinien, die innerhalb der Bundesrepublik Deutschland gelten, sind zu erläutern. Ausgehend von den Vorschriften und Richtlinien ist ein Lastenheft zu entwerfen, welches die qualitativen und quantitativen Anforderungen an das zu entwickelnde System zusammenfasst. Zusätzlich müssen jedoch auch die Anforderungen des Systemgebers berücksichtigt werden. Somit werden zum Beispiel vor der Konstruktion die zu verwendenden Glasmaße eingeschränkt, um die Vielfalt der Produktpalette zu minimieren. Die Art und Lage der Verschraubung sollte, abgesehen von der geforderten Lastaufnahme, montagefreundlich zu verarbeiten sein. Des Weiteren ist es wichtig, neben dem zu entwickelnden System auch andere Zusatzprofile, zum Beispiel eine Rollladenführungsschiene, an einem Fensterelement verwenden zu können. Demnach muss das Produkt kompatibel zu anderen Systemen gestaltet werden. Durch eine Systemanalyse der bereits bestehenden Produkte ergeben sich einige grundlegend einzuhaltende Maße. Unter Berücksichtigung des Lastenhefts werden verschiedene technische Prinzipe entwickelt. Dabei gilt es, Materialien für das System auszuwählen, welche den statischen Anforderungen gerecht werden. Außerdem werden verschiedene Befestigungsmethoden und Formen erarbeitet. Aus einer Vielzahl von technischen Prinzipen gilt es dann, vier verschiedene Konzepte zu entwickeln und zu bewerten. Die Bewertung erfolgt zum einen aus technisch-wirtschaftlicher Sicht und zum anderen aus den statischen und thermischen Eigenschaften des Systems. Bei der technisch-wirtschaftlichen Bewertung werden neben den Materialeigenschaften, die Kosten und die Montage analysiert. Durch FEM-Berechnungen werden anschließend die Konzepte auf die Spannungen und Verformungen bei Stoßbeanspruchung getestet. Die Berechnung des Isothermenverlaufes von der Raumaußenseite durch das System in die Rauminnenseite veranschaulicht den Wärmestrom. Daraus lässt sich schließen, ob das System auch an Passivhauselementen montiert werden kann. Aus der Bewertung ergibt sich ein Konzept mit den positivsten Ergebnissen. Nach weiterer Entwicklung wird der Zeichnungssatz für einen Prototypen zusammengestellt. Mit Hilfe der Abteilung für Werkzeugbau und der Musterwerkstatt wird ein Prototyp hergestellt, der bei einer Pendelschlagprüfung auf Stoßbeanspruchung getestet wird. Die Ergebnisse der Verarbeitung und der Prüfung bilden die Grundlage für eine abschließende Optimierung. Ziel dieser Arbeit ist die konstruktive Entwicklung und Untersuchung einer neuartigen Absturzsicherung, die die geltenden sicherheits- und funktionsrelevanten Anforderungen erfüllt.
Vergleichsuntersuchungen für erreichbare Eigenschaften technischer Bauteile aus Biokunststoffen durch verschiedene Verarbeitungsverfahren. - 49 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
In dieser Arbeit werden fünf verschiedene Biokunststoffe auf ihr Eigenschaftsverhalten untersucht. Um Änderungen festzustellen wird ein Versuchsplan aufgestellt, der die Materialien mit unterschiedlichen Faktoren belastet. Einerseits geht es nur um die mechanische Belastung durch die Umfangs- und Einspritzgeschwindigkeit. Andererseits geht es um die thermische Belastung durch Verweilzeit in der Schnecke und dem Heißkanal der Spritzgießmaschine. Den Abschluss der Untersuchungen bildet eine Kombination aus allen vier Belastungsfaktoren, um einen optimalen Arbeitspunkt für jeden Werkstoff zu finden. Die hergestellten Materialproben werden mit Hilfe diverser Analyseverfahren (Zugversuch, Schlagzähigkeitsbestimmung, DSC, MFI-bestimmung) untersucht, um die Änderungen der Eigenschaften deutlich zu machen und analysieren zu können. Für alle untersuchten Biokunststoffe gilt die Aussage, dass die Produktion mit einfachen Formen auf einer SGM mit kleiner Schließkraft fast ohne Probleme ablaufen kann, wenn die richtigen Parameter gewählt werden. Die hergestellten Prüfkörper sind in einem Werkzeug gefertigt, welches keine Rippen, unterschiedlichen Tiefen oder Hinterspritzungen aufweist. Der Materialfluss kann hierbei im kompletten Werkzeug ohne Behinderung funktionieren. Komplexere Formteile lassen sich nur sehr schwer fertigen. Rippen am Bauteil reißen beim Entformen oft ab, da sie im Werkzeug stecken bleiben. Um dies teilweise zu verhindern, muss viel Trennmittel benutzt werden, was den Arbeitsprozess deutlich verlangsamt und den Stückkostenpreis nach oben treibt. Bei der Produktion auf großen Anlagen kommt es oftmals zu Störungen in der Anlage. Dies kann vom Vereisen des Materials im Anguss bis zum Zersetzen des Werkstoffes führen. Generell kann gesagt werden, dass die untersuchten Biokunststoffe meistens sehr temperaturempfindlich sind, das heißt nur in einem sehr geringen Temperaturfenster verarbeitet werden können. Auch Verweilzeiten in der Maschine sind sehr schädlich für das Material und oftmals muss die Maschine nach nur kurzem Stillstand von wenigen Minuten gereinigt werden, da sich das Material bereits zersetzt hat. Auch die Schwindung des Materials spielt eine große Rolle, denn hierdurch sind Rippen nur schwer fertigbar, da sich das Material dann im Werkzeug festklemmen kann.
Entwicklung eines Druckstücks für Infusionsbauteile. - 113 S. Ilmenau : Techn. Univ., Bachelor-Arbeit, 2014
Die faserverstärkten Kunststoffe gelangen in der industriellen Anwendung immer weiter an Bedeutung. Das geringe Gewicht und die guten mechanischen Eigenschaften, verglichen mit metallischen Werkstoffen, sind in der Luftfahrt notwendig, um weitere Leichtbaukonzepte mit Gewichtseinsparpotenzial entwickeln zu können. Momentan wird bei Airbus der größte Teil der kohlenstofffaserverstärkten Bauteile durch die Prepreg-Technologie hergestellt. Die Kühlung von vorimprägnierten Halbzeugen, sowie das Aushärten im Autoklav steigern die Fertigungskosten bei der Bauteilherstellung. Vor allem wegen den hohen Fertigungskosten der Prepreg-Bauteile wird die Entwicklung von Trockenfasertechnologien vorangetrieben. Ein vielversprechendes Verfahren ist die Vakuuminfusion. Diese Bachelorarbeit befasst sich mit der Weiterentwicklung des Vakuuminfusionsprozesses, und den dabei verwendeten Druckstücke. Bei der Vakuuminfusion wird durch eine Druckdifferenz das Harz in den Vakuumaufbau gezogen und die Fasern werden getränkt. Die Druckstücke dienen dabei als Werkzeuge um Harzüberschüsse an meist rechtwinkligen Kanten zu vermeiden, eine bestimmte Form abzubilden oder eine ausreichende Oberflächenqualität zu realisieren. Die existierenden Konzepte sollen analysiert werden und mit der Idee des Speichervolumens zu einem integrierten System verbunden werden. Das Speichervolumen ist durch Kanäle, wie beispielsweise Bohrungen, mit dem Aufbau verbunden. Geschützt durch eine semipermeable Membran, soll das Speichervolumen während der Vakuuminfusion entstehende Gase aufnehmen, und so die Qualität des Bauteils gewährleisten. Die notwendige Größe des Speichervolumens und der notwendige Unterdruck im Speichervolumen sollen anhand einer Berechnung festgelegt werden, und im Versuch bestätigt werden, um für spätere Bauteile genaue Randbedingungen errechnen zu können.